(57)【要約】【課題】  ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、ノッチフィルタの４つのフィルタ演算を、１次遅れ要素と積分要素を用いて簡単な加減算で実現するデジタルフィルタ演算装置およびそれを用いたモータ制御装置を提供する。【解決手段】  一次遅れ要素１と、一次遅れ要素１の出力ＳＧ３が入力となる積分要素２と、デジタルフィルタ演算装置の入力ＳＧ１と積分要素２の出力ＳＧ４との偏差を演算する第１の減算器３から構成されたデジタルフィルタ演算装置において、デジタルフィルタ演算装置の入力ＳＧ１と前記一次遅れ要素１の出力ＳＧ３との偏差を演算しノッチフィルタ演算出力ＳＧ５を得る第２の減算器４と、第２の減算器４と積分要素２の出力ＳＧ４との偏差を演算しハイパスフィルタ演算出力ＳＧ６を得るための第３の減算器５とを設ける。【選択図】    図１
2006352742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次遅れ要素と、前記一次遅れ要素の出力が入力となる積分要素と、デジタルフィルタ演算装置の入力と前記積分要素の出力との偏差を演算する第１の減算器から構成されたデジタルフィルタ演算装置において、
前記デジタルフィルタ演算装置の入力と前記一次遅れ要素の出力との偏差を演算し、ノッチフィルタ演算出力を得る第２の減算器と、
前記第２の減算器の出力と前記積分要素の出力との偏差を演算し、ハイパスフィルタ演算出力を得る第３の減算器とを
設けてあることを特徴とするデジタルフィルタ演算装置。
【請求項２】
前記一次遅れ要素の出力がバンドパスフィルタ演算出力となり、前記積分要素の出力がローパスフィルタ演算出力となるように構成したことを特徴とする請求項１記載のデジタルフィルタ演算装置。
【請求項３】
請求項１記載のデジタルフィルタ演算装置を備えた演算部と、前記演算部の出力を増幅するパワーアンプと、前記パワーアンプで駆動される電動機と、前記電動機の回転位置を検出する位置検出部と、指令信号と前記位置検出部の出力との偏差をとるための減算器を備え、前記デジタルフィルタ演算装置を用いて、バンドパスフィルタ演算、ローパスフィルタ演算、ノッチフィルタ演算あるいはハイパスフィルタ演算の少なくとも一つを行うことを特徴とするモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置などに使用されるフィルタに関し、特にデジタルフィルタ演算装置およびそれを用いたモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２は従来例のローパスフィルタの連続時間系演算ブロック図、図３は従来例のハイパスフィルタの連続時間系演算ブロック図、図４は従来例のバンドパスフィルタの連続時間系演算ブロック図、図５は従来例のノッチフィルタの連続時間系演算ブロック図（加減算を適用）、図６は従来例のノッチフィルタの連続時間系演算ブロック図である。
従来、モータ制御装置などに使用されるデジタルフィルタ演算は、デジタルフィルタの入力から出力までの連続時間系の伝達関数を求めて演算するのが一般的であった。
たとえば、Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｆａｃｔｏｒ Ｑを
【０００３】
【数１】
2006352742.tif 000003
【０００４】
とし、ωnを周波数とし、ラプラス変換を用いて２次の連続時間系の伝達関数で表すと、ローパスフィルタは図２で、ハイパスフィルタは図３で、バンドパスフィルタは図４で、ノッチフィルタは図６で示される。
特許文献１では、連続時間系の伝達関数を求めて演算するのではなく、一次遅れ要素と積分要素を使って加減算をする方法でノッチフィルタを実現しており、この事例での連続時間系の演算ブロック図を図５に示す。図５において、入力ＳＧ１と積分要素２の出力ＳＧ４との偏差ＳＧ２を１次遅れ要素１への入力とし、一次遅れ要素１の出力ＳＧ３を積分要素２の入力となるよう接続している。ここで、入力ＳＧ１と次一遅れ要素１の出力ＳＧ３との偏差ＳＧ５がノッチフィルタ出力となる。
【特許文献１】特開２００３−３３２８８７号公報（第１−２頁、図１、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のフィルタ演算方法では、ローパスフィルタの演算は図２に示す２次の伝達関数、ハイパスフィルタの演算は図３に示す２次の伝達関数、バンドパスフィルタの演算は図４に示す２次の伝達関数、ノッチフィルタの演算は図６に示す２次の伝達関数をそれぞれ演算する必要があり、処理が複雑であった。また、図５に示すフィルタ演算方法は、一次遅れ要素と積分要素を用いた加減算で演算する方法であるが、ノッチフィルタ以外には適用できないという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、ノッチフィルタの４つのフィルタ演算を、一次遅れ要素と積分要素を用いて簡単な加減算で実現するデジタルフィルタ演算装置およびそれを用いたモータ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
請求項１に記載の発明は、一次遅れ要素と、前記一次遅れ要素の出力が入力となる積分要素と、デジタルフィルタ演算装置の入力と前記積分要素の出力との偏差を演算する第１の減算器から構成されたデジタルフィルタ演算装置において、前記デジタルフィルタ演算装置の入力と前記一次遅れ要素の出力との偏差を演算し、ノッチフィルタ演算出力を得る第２の減算器と、前記第２の減算器の出力と前記積分要素の出力との偏差を演算し、ハイパスフィルタ演算出力を得る第３の減算器とを設けたものである。
請求項２に記載の発明は、前記一次遅れ要素の出力がバンドパスフィルタ演算出力となり、前記積分要素の出力がローパスフィルタ演算出力となるように構成したのである。
請求項３に記載の発明は、請求項１記載のデジタルフィルタ演算装置を備えた演算部と、前記演算部の出力を増幅するパワーアンプと、前記パワーアンプで駆動される電動機と、前記電動機の回転位置を検出する位置検出部と、指令信号と前記位置検出部の出力との偏差をとるための減算器を備え、前記デジタルフィルタ演算装置を用いて、バンドパスフィルタ演算、ローパスフィルタ演算、ノッチフィルタ演算あるいはハイパスフィルタ演算の少なくとも一つを行うことを特徴とするモータ制御装置としたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、一次遅れ要素、積分要素、および減算器を組み合わせることにより、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、ノッチフィルタの演算を実現できる。また、フィルタ処理のプログラムにおいて、それぞれのフィルタについて連続時間系の２次伝達関数の演算処理を用意する必要がないので、プログラム容量を削減することができる。また、２次の伝達関数を演算するよりも高精度演算をしなくても良いので、処理装置に高い能力を必要としなくなると言う効果もある。
また、デジタルフィルタを使ったモータ制御装置においては、上記のフィルタ演算装置を使うことで、従来より簡単な演算処理で従来と同様の機能を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は本発明の第１実施例を示すデジタルフィルタ演算装置の連続時間系演算ブロック図である。
図１において、１は一次遅れ要素、２は積分要素、３は第１の減算器、４は第２の減算器、５は第３の減算器である。なお、図５における符号は図１と同一である。
本発明の特徴とするところは下記のとおりである。
すなわち、本発明のデジタルフィルタ演算装置は、一次遅れ要素１と、一次遅れ要素１の出力が入力となる積分要素２と、デジタルフィルタ演算装置の入力ＳＧ１と積分要素２の出力ＳＧ４との偏差を演算する第１の減算器３から構成されたデジタルフィルタ演算装置において、デジタルフィルタ演算装置の入力ＳＧ１と一次遅れ要素１の出力ＳＧ３との偏差を演算し、ノッチフィルタ演算出力ＳＧ５を得る第２の減算器４と、第２の減算器４の出力と積分要素２の出力ＳＧ４との偏差を演算し、ハイパスフィルタ演算出力ＳＧ６を得る第３の減算器５とを設けてある点である。
また、一次遅れ要素１の出力ＳＧ３がバンドパスフィルタ演算出力となり、積分要素２の出力ＳＧ４がローパスフィルタ演算出力となるように構成した点である。
図１において、デジタルフィルタ演算装置の入力ＳＧ１と積分要素２の出力ＳＧ４との偏差ＳＧ２を一次遅れ要素１への入力とし、一次遅れ要素１の出力ＳＧ３を積分要素２の入力としている。
１次遅れ要素１の連続時間における伝達関数Ｇ１(ｓ)は、
【００１０】
【数２】
2006352742.tif 000004
【００１１】
である。
積分要素２の連続時間における伝達関数Ｇ２(ｓ)は、
【００１２】
【数３】
2006352742.tif 000005
【００１３】
とする。
このとき、デジタルフィルタ演算装置の入力ＳＧ１から積分要素２の出力ＳＧ４までの連続時間における伝達関数ＧL(ｓ)は、
【００１４】
【数４】
2006352742.tif 000006
【００１５】
となり、Ｇ１(ｓ)に式（２）を、Ｇ２(ｓ)に式（３）を代入して計算すると、図２のローパスフィルタの伝達関数と同じになる。
次に、デジタルフィルタ演算装置の入力ＳＧ１から減算器５の出力ＳＧ６までの連続時間における伝達関数ＧH(ｓ)は、
【００１６】
【数５】
2006352742.tif 000007
【００１７】
となり、Ｇ１(ｓ)に式（２）を、Ｇ２(ｓ)に式（３）を代入して計算すると、図３のハイパスフィルタの伝達関数と同じになる。
次に、デジタルフィルタ演算装置の入力ＳＧ１から一次遅れ要素１の出力ＳＧ３までの連続時間における伝達関数ＧB(ｓ)は、
ＧB(ｓ)＝Ｇ１(ｓ)（１−ＧL(ｓ)）   ・・・(6)
となり、ＧL(ｓ)に数４を、Ｇ１(ｓ)に式（２）を、Ｇ２(ｓ)に式（３）を代入して計算すると、図４のバンドパスフィルタの伝達関数と同じになる。
次に、デジタルフィルタ演算装置の入力ＳＧ１から減算器４の出力ＳＧ５までの連続時間における伝達関数ＧN(ｓ)は、
ＧN(ｓ)＝（１−ＧB(ｓ)）・・・(7)
となり、ＧB(ｓ)に数６を、Ｇ１(ｓ)に式（２）を、Ｇ２(ｓ)に式（３）を代入して計算すると、図６のノッチフィルタの伝達関数と同じになる。
このように、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、ノッチフィルタの連続時間系の伝達関数は、フィルタへの入力ＳＧ１、一次遅れ要素の出力ＳＧ３、および積分要素の出力ＳＧ４による簡単な加減算処理で、前記４つのフィルタ演算を実現することができる。
また、それぞれのフィルタについて個別に伝達関数を演算する処理を用意する必要がないので、フィルタ処理のプログラム容量を削減することができる。
【実施例２】
【００１８】
図７は、本発明の第２実施例を示すモータ制御装置のブロック図である。
図７において、１０はモータ制御装置用の減算器、１１は演算部、１２はパワーアンプ、１３は電動機、１４は位置検出部、１５はデジタルフィルタ演算部である。
本発明の特徴とするところは下記のとおりである。
すなわち、本発明のモータ制御装置は、第１実施例で示したデジタルフィルタ演算装置を備えた演算部と、演算部の出力を増幅し電動機を駆動させるパワーアンプと、パワーアンプで駆動される電動機と、電動機の回転位置を検出する位置検出部と、指令信号と前記位置検出部の出力との偏差をとるための減算器を備え、デジタルフィルタ演算装置を用いて、バンドパスフィルタ演算、ローパスフィルタ演算、ノッチフィルタ演算あるいはハイパスフィルタ演算の少なくとも一つを行うようにしている点である。
図７において、指令位置信号ＳＧ１１と電動機１３に接続された位置検出部１４からの位置信号ＳＧ１２との偏差を減算器１０で求め、この偏差を基に演算部で電動機への指令信号が演算され、この演算部の出力がパワーアンプで増幅され電動機が制御される。ここで、演算部内のデジタルフィルタ演算としては、一般にノッチフィルタとローパスフィルタが使用される。ここで、ノッチフィルタは剛体制御の固有振動数の共振抑制に、また、ローパスフィルタは指令値に対する外乱の影響の軽減に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施例を示すデジタルフィルタ演算装置の連続時間系演算ブロック図
【図２】従来例のローパスフィルタの連続時間系演算ブロック図
【図３】従来例のハイパスフィルタの連続時間系演算ブロック図
【図４】従来例のバンドパスフィルタの連続時間系演算ブロック図
【図５】従来例のノッチフィルタの連続時間系演算ブロック図（加減算を適用）
【図６】従来例のノッチフィルタの連続時間系演算ブロック図
【図７】本発明の第２実施例を示すモータ制御装置のブロック図
【符号の説明】
【００２０】
１  一次遅れ要素
２  積分要素
３  減算器
４  減算器
５  減算器
１０  モータ制御装置用の減算器
１１  演算部
１２  パワーアンプ
１３  電動機
１４  位置検出部
１５  デジタルフィルタ演算部
【図１】
2006352742.tif 000008
【図２】
2006352742.tif 000009
【図３】
2006352742.tif 000010
【図４】
2006352742.tif 000011
【図５】
2006352742.tif 000012
【図６】
2006352742.tif 000013
【図７】
2006352742.tif 000014